论文部分内容阅读
在一般条件下，大多数的金属砷酸盐都是难溶化合物，它们的溶解度和稳定性在很大程度上决定了自然环境的含砷水平。人们对难溶砷化合物进行了大量的研究，并主要集中在钙、钡和铁的砷酸盐研究，砷酸铜盐和砷酸铅盐的研究相对较少。本文在总结前人工作的基础上，初步研究了Cu/As摩尔比、Pb/As摩尔比和pH值对砷酸铜盐和砷酸铅盐形态的影响。并通过沉淀和溶解平衡实验，对平衡系统中砷酸铜盐和砷酸铅盐进行PHREEQC程序模拟计算和热力学分析，计算各种砷酸铜盐和砷酸铅盐的溶度积(K<,sp>)和生成自由能(△G<,f>)。沉淀和溶解实验中，砷酸铜盐和砷酸铅盐的类型采用X射线衍射和扫描电镜分析等方法鉴别，溶液中As、Cu和Pb的浓度采用原子吸收分光光度法测定。研究结论如下：
(1)对实验生成的砷酸铜盐进行分析鉴别后，确定本次实验中的砷酸铜盐主要有Cu<,3>(AsO<,4>)<,2>、KCu<,3>H(AsO<,4>)<,2>(OH)<,2>、KCu<,3>(OH)<,2>(AsO<,4>)(HAsO<,4>)和Cu<,5>(AsO<,4>)<,2>(HAsO<,4>)<,2>·9H<,2>O四种类型。Cu/As摩尔比为1.0，平衡pH=3.35～3.46时，生成的砷酸铜盐主要是Cu<,3>(AsO<,4>)<,2>和少量的KCu<,3>H(AsO<,4>)<,2>(OH)<,2>；Cu/As摩尔比为1.5，平衡pH=7.01～7.43时，生成的砷酸铜盐是KCu<,3>(OH)<,2>(AsO<,4>)(HAsO<,4>)：Cu/As摩尔比为2.5和3.0，平衡pH=10.88～11.21时，生成的砷酸铜盐是Cu<,5>(AsO<,4>)<,2>(HAsO<,4>)<,2>·9H<,2>O。
(2)实验鉴定的几种砷酸铜盐KCu<,3>H(AsO<,3>)<,3>(OH)<,3>、KCu<,3>(OH)<,3>(AsO<,4>)(HAsO<,4>)、Cu<,3>(AsO<,4>)<,2>和Cu<,5>(AsO<,4>)<,2>·9H<,2>O的溶度积分别等于10<-57.47>，10<-50.29>、10<-43.99>和10<-77.55>。相应的生成自由能为-2026.22 kJ/mol、-2051.40 kJ/mol、-1351.39 kJ/mol和-4975.30kJ/mol。
(3)对实验生成的砷酸铅盐进行分析鉴别后，确定本次实验中的砷酸铅盐主要有PbHAsO<,4>、Pb<,3>(AsO<,4>)<,2>、Pb<,5>(AsO<,4>)<,3>OH和Pb<,8>As<,2>O<,13>四种类型。Pb/As摩尔比为1.0，平衡pH=3.69～5.15时，生成的砷酸铅盐是PbHAsO<,4>：Pb/As摩尔比为1.5，平衡pH=12.33-12.43时，沉淀实验生成的砷酸铅盐是Pb5(AsO<,4>)<,3>OH，平衡pH=6.99-7.33时，溶解实验生成的砷酸铅盐是PbHAsO<,4>和Pb<,3>(AsO<,4>)<,2>的混合物；Pb/As摩尔比为1.67，平衡pH=11.57～12.76时，生成的砷酸铅盐是Pb5(AsO<,4>)<,3>OH：Pb/As摩尔比为2.0，平衡pH=11.55～12.92时，生成的砷酸铅盐主要是Pb5(AsO<,4>)<,3>OH和少量的PbgAs2013。
(4)实验鉴定的砷酸铅盐PbHAsO<,4>、Pb<,3>(AsO<,4>)<,2>和Pb<,5>(AsO<,4>)<,3>OH的溶度积分别为10<-10.7>、10<-33.83>和10<-81.69>，相应的生成自由能为-801.67 kJ/mol、-1563.08 kJ/mol和-2690.78 kJ/mol。